研磨加工技术，是芯片制造过程中极为重要的一道工序，主要为了去除前道工序留下的亚表面损伤层，加工出满足要求的平面度和表面质量。然而该技术加工机理较为复杂，在材料去除机理、工艺参数控制以及在线监测方面等方面仍有待完善。随着计算机技术的快速发展，有限元分析技术已经成为机械加工领域理解材料去除机理和优化加工工艺的一种十分有效的方法。本文采用仿真分析和试验研究相结合的方法，研究了磨粒运动方式对研磨效果的影响。首先，本文从研磨加工技术的研究背景和意义出发，系统地介绍了研磨加工材料去除机理、接触力学理论以及声发射检测技术的国内外研究现状。在以往研究的基础上对研磨加工方面的基础理论如磨粒受力、材料去除率、应力分布和接触力学进行了理论推导。其次，采用非线性有限元软件MSC. Marc建立了研磨过程的简化二维有限元模型，研究并分析了不同研磨工艺参数对磨粒运动方式及工件表面形貌的影响规律。然后针对磨粒与工件的两种接触方式—滚动接触和滑动接触进行了仿真模拟，并从磨粒受力、摩擦系数和应力分布等方面研究了两者的区别。最后，本文在超精密研抛机的基础上研制了研磨加工在线监测平台，主要由研磨盘修整单元、研磨液供给单元、检测单元、压力调整单元以及研磨加工单元五部分组成，文中详细介绍了各组成单元的工作原理和主要作用。基于开发的检测平台本文设计了研磨加工试验方案，并对试验的具体流程和需要注意的事项进行了说明。在不同的研磨工艺条件下进行研磨试验，并对上述不同研磨工艺参数对研磨过程的材料去除率、工件表面形貌以及检测到的声发射信号的影响规律进行了分析，并揭示了单晶硅材料研磨过程中的去除过程和去除机理。